第一篇金属工艺学 绪论 机械制造业在国民经济中居于主导地位,是 工业体系的核心部门,也是构成社会物质技术基 础的强大支柱。当前世界工业发达国家60%以上 的社会财富和45%以上的国民经济收入是由制 造业创造的。因而工业发达国家都把制造技术 特别是先进制造技术作为本国的优先发展领域 通过建国后50多年,特别是改革开放20多 年的努力,我国已建成并拥有一个比较完整的制 造工业体系,机械制造业已能为能源、交通、化 工、原材料等20多个部门提供所需的200多种 高水平成套设备,形成了比较齐全的制造技术体系 随着计算机技术、网络和信息技术的飞速发展和全球竞争的空前加剧,各种 先进制造技术层出不穷,逐渐演进成工程技术中复杂且重要的技术,并不断创造 出新的制造方法和制造体系,从而更新生产模式 金工实习是高等工科学校非机械类专业的一门以实践学习为主的工程技术基 础课,是非机械类学生了解机械工程技术方面知识的必修课程。该课程以机械制 造过程及其相关的工艺技术为对象。金工实习主要包括工程材料、铸造、锻压、 焊接和机械加工(包含数控加工和特种加工)等几个部分,它们在机械制造中的 地位和作用以及相互间关系如下所示。 铸造 热处理 装配 油漆 产品 材料 锻造1机械加工 试车 包装 产品图纸 剪裁/冲压/焊接→→表面处理 工艺文件 外购件
1 第一篇 金属工艺学 绪 论 机械制造业在国民经济中居于主导地位，是 工业体系的核心部门，也是构成社会物质技术基 础的强大支柱。当前世界工业发达国家 60％以上 的社会财富和 45％以上的国民经济收入是由制 造业创造的。因而工业发达国家都把制造技术， 特别是先进制造技术作为本国的优先发展领域。 通过建国后 50 多年，特别是改革开放 20 多 年的努力，我国已建成并拥有一个比较完整的制 造工业体系，机械制造业已能为能源、交通、化 工、原材料等 20 多个部门提供所需的 200 多种 高水平成套设备，形成了比较齐全的制造技术体系。 随着计算机技术、网络和信息技术的飞速发展和全球竞争的空前加剧，各种 先进制造技术层出不穷，逐渐演进成工程技术中复杂且重要的技术，并不断创造 出新的制造方法和制造体系，从而更新生产模式。 金工实习是高等工科学校非机械类专业的一门以实践学习为主的工程技术基 础课，是非机械类学生了解机械工程技术方面知识的必修课程。该课程以机械制 造过程及其相关的工艺技术为对象。金工实习主要包括工程材料、铸造、锻压、 焊接和机械加工（包含数控加工和特种加工）等几个部分，它们在机械制造中的 地位和作用以及相互间关系如下所示。 铸造 热处理 装配 油漆 产品 材料 锻造 机械加工 试车 包装 产品图纸 剪裁/冲压/焊接 表面处理 工艺文件 外购件
第一章钳工 钳工是工人手持工具对工件进行切削加工的方法。钳工工具简单,操作灵活 方便,可以完成机槭加工所不能完成的某些工作,因此尽管钳工工作劳动强度较 大,生产率低,但在机械制造和修配中仍占有重要地位,是切削加工不可缺少的 个组成部分。钳工工具和操作方法也在不断改进和发展。钳工的基本操作有划 线、錾削、锯割、锉削、钻孔、攻螺纹、套螺纹、刮削和装配 钳工操作主要在钳工台和虎钳上进行。钳工台是用硬质木材制成,桌面一般 用铁皮包着,坚实平稳,如图1-1所示 量具单独放 (a)普通钳工台 b)实习钳工台 图1—1钳工台 虎钳是用于夹持工件的,外形结构如图1-2所示,它固定在工作台上。虎钳 的大小以钳口长度表示,常用的是100、127和150mm三种规格。钳口有斜形齿 纹。若夹持精密工件时,钳口要垫上软铁或铜皮,以免工件表面损伤。 1: 图 虎钳
2 第一章 钳 工 钳工是工人手持工具对工件进行切削加工的方法。钳工工具简单，操作灵活 方便，可以完成机械加工所不能完成的某些工作，因此尽管钳工工作劳动强度较 大，生产率低，但在机械制造和修配中仍占有重要地位，是切削加工不可缺少的 一个组成部分。钳工工具和操作方法也在不断改进和发展。钳工的基本操作有划 线、錾削、锯割、锉削、钻孔、攻螺纹、套螺纹、刮削和装配。 钳工操作主要在钳工台和虎钳上进行。钳工台是用硬质木材制成，桌面一般 用铁皮包着，坚实平稳，如图 1—1 所示。 图 1—1 钳工台 虎钳是用于夹持工件的，外形结构如图 1—2 所示，它固定在工作台上。虎钳 的大小以钳口长度表示，常用的是 100、127 和 150 mm 三种规格。钳口有斜形齿 纹。若夹持精密工件时，钳口要垫上软铁或铜皮，以免工件表面损伤。 图 1—2 虎钳
第一节划线基础知道及工具 ·基本知识 划线是在毛坯或半成品上,根据图纸要求划出加工图形和加工界线的操作。 划线的作用是: 列出加工界线作为加工依据,检查毛坯尺寸和形状,合理分配加工余量。 常用划线工具 1.划线平板 划线平板是一块经过精刨或刮削加工的铸铁平板,是划线的基准工具,如图1 -3所示。平板安放要平稳牢固,并保持水平。平板使用要均匀,以免局部地方磨 凹,还要注意保持清洁,防止受到撞击,不允许在平板上锤击工件。 图1-3划线平板 2.划针及划线盘 划针是用直径为3~4mm的弹簧钢丝制成,或者是用碳钢钢丝在端部焊上硬 质合金磨尖而成,如图1-4所示。 l5°~-20 = 划针、 a)直划针 45~75 钢尺 工件 b)弯头划针 ()用划针划线 图1-4划针及其使用
3 第一节 划线基础知道及工具 ·基本知识 划线是在毛坯或半成品上，根据图纸要求划出加工图形和加工界线的操作。 划线的作用是： 列出加工界线作为加工依据，检查毛坯尺寸和形状，合理分配加工余量。 一、常用划线工具 1．划线平板 划线平板是一块经过精刨或刮削加工的铸铁平板，是划线的基准工具，如图 1 —3 所示。平板安放要平稳牢固，并保持水平。平板使用要均匀，以免局部地方磨 凹，还要注意保持清洁，防止受到撞击，不允许在平板上锤击工件。 图 1—3 划线平板 2．划针及划线盘 划针是用直径为 3～4 mm 的弹簧钢丝制成，或者是用碳钢钢丝在端部焊上硬 质合金磨尖而成，如图 1—4 所示。 图 1—4 划针及其使用
划线盘是进行立面划线和校正工件位置的工具,有普通划线盘和可微调划线 盘两种形式,如图1-5所示 (a)普通划线盘 (b)可微调划线盘 图1-5划线盘 图1—6是用划线盘划线的情况。先调节划针的高度,然后在划线平板上移动 划线盘,就可在生工件上划出与划线平板平行的刻线 钢尺 工件 高度尺架 划线盘 30°~60 图1-6用划线盘划线 3.样冲
4 划线盘是进行立面划线和校正工件位置的工具，有普通划线盘和可微调划线 盘两种形式，如图 1—5 所示。 图 1—5 划线盘 图 1—6 是用划线盘划线的情况。先调节划针的高度，然后在划线平板上移动 划线盘，就可在生工件上划出与划线平板平行的刻线。 图 1-6 用划线盘划线 3．样冲
为了避免划出的线条在加工过程中被擦掉,要在划好的刻线上用样冲打出小而均 匀的样冲眼。需要钻孔的圆心也要打样冲眼,以便钻头对准和切入。图1-7所示 为样冲及其用法。 粗冲 尖角度 不正确 b神尖钝的分舰大固定位不 Z 2 (c)样冲使用 碳冲在线上距责相等 d在直线和曲线上冲样冲时 图 样冲 4.划规和划卡 划规用工具钢制成,两脚尖要淬硬磨利。为了耐磨,脚尖焊有硬质合金,如图 8所示。划规用于划圆、量取尺寸和等分线段。 b)切规 图1—8划规
5 为了避免划出的线条在加工过程中被擦掉，要在划好的刻线上用样冲打出小而均 匀的样冲眼。需要钻孔的圆心也要打样冲眼，以便钻头对准和切入。图 1—7 所示 为样冲及其用法。 图 1—7 样冲 4．划规和划卡 划规用工具钢制成，两脚尖要淬硬磨利。为了耐磨，脚尖焊有硬质合金，如图 1 —8 所示。划规用于划圆、量取尺寸和等分线段。 图 1—8 划 规
非 ⊙ (a)定轴心 b)定巾心 (c)划直 图4-9划卡及其使用 5.千斤顶与V形铁 千斤顶与V形铁都是用于支承工件的。工件的平面用千斤顶支承,圆柱面则 用V形铁支承,如图1—10所示。千斤顶通常是三个一组使用。由于它能支承很 重的工件,而且又可调节工件位置高低,所以在工件划线中应用很广。 搬手孔 丝杠 底座 形铁 (a)千斤顶 (b)V形铁支承工件 图1-10千斤顶与ⅴ形铁 二、划线基准 在工件上划线时,为了避免度量和划线的错误,应确定一条或几条线(或面) 作为依据,划其余的尺寸线都从这些线(或面)开始,作为依据的线(或面)就 称为划线基准。通常它们和图纸上标注的尺寸基准是一致的。图1—11a是以两个
6 图 4-9 划卡及其使用 5. 千斤顶与 V 形铁 千斤顶与 V 形铁都是用于支承工件的。工件的平面用千斤顶支承，圆柱面则 用 V 形铁支承，如图 1—10 所示。千斤顶通常是三个一组使用。由于它能支承很 重的工件，而且又可调节工件位置高低，所以在工件划线中应用很广。 图 1—l0 千斤顶与 v 形铁 二、划线基准 在工件上划线时，为了避免度量和划线的错误，应确定一条或几条线（或面） 作为依据，划其余的尺寸线都从这些线（或面）开始，作为依据的线（或面）就 称为划线基准。通常它们和图纸上标注的尺寸基准是一致的。图 1—11a 是以两个
相互垂直的已加工平面为基准。图1-11b则是以中心线为基准。 已机工面 已加工面 (a)以已加工面为基准 (b)以孔的轴线为基准 图1-11划线基准 第二节 划线 、划线前准备 为了使工作表面上划出的线条正确、清晰,划线前表面必须清理干净,如锻 件表面的氧化皮,铸件表面的粘砂都要去掉;半成品要修毛刺,并洗净油污。有 孔的工件划圆时,还要用木板或铅块塞孔,以便找出圆心。划线表面上要均匀涂 色,锻、铸件一般涂石灰水,小件可涂粉笔,半成品涂蓝油或硫酸铜溶液。 划线操作 划线分平面划线和立体划线两种。平面划线是在工件的一个表面上划线。平 面划线和机械制图的画图相似,所不同的是用钢尺、角尺、划针和圆规等工具在 金属工件上作图。 立体划线是在工件的几个表面上划线。轴承座的立体划线步骤如图1-12所 小s0 2×中3 200 (a)轴承座零件图
7 相互垂直的已加工平面为基准。图 1—llb 则是以中心线为基准。 图 1—11 划线基准 第二节 划 线 一、划线前准备 为了使工作表面上划出的线条正确、清晰，划线前表面必须清理干净，如锻 件表面的氧化皮，铸件表面的粘砂都要去掉；半成品要修毛刺，并洗净油污。有 孔的工件划圆时，还要用木板或铅块塞孔，以便找出圆心。划线表面上要均匀涂 色，锻、铸件一般涂石灰水，小件可涂粉笔，半成品涂蓝油或硫酸铜溶液。 二、划线操作 划线分平面划线和立体划线两种。平面划线是在工件的一个表面上划线。平 面划线和机械制图的画图相似，所不同的是用钢尺、角尺、划针和圆规等工具在 金属工件上作图。 立体划线是在工件的几个表面上划线。轴承座的立体划线步骤如图 1—12 所 示。 （a）轴承座零件图
(b)根据孔中心及上平面,调节千斤项,使工件水平 (c)划底面加工线和孔水线d)转90度用角尺找正,划螺钉孔中心线 (e)用角尺找正划螺钉孔及端面加工线 (f)打样冲眼 图1-12立体划线 划线时应注意工件支承平稳。同一面上的线条应在一次支承中划全,避免再 次调节支承补划,否则容易产生误差
8 （b）根据孔中心及上平面，调节千斤项，使工件水平 （c）划底面加工线和孔水线 （d）转 90 度用角尺找正，划螺钉孔中心线 （e）用角尺找正划螺钉孔及端面加工线 （f）打样冲眼 图 1—12 立体划线 划线时应注意工件支承平稳。同一面上的线条应在一次支承中划全，避免再 次调节支承补划，否则容易产生误差
第三节 钻孔知识 钻孔是用钻头在工件上加工出孔的操作。钳工的钻孔多用于装配和修理,也 是攻螺纹前的准备工作。 钻出的孔精度较低,表面粗糙度值较高。所以精度要求较高的孔,经钻孔后 还需要扩孔和铰孔。 钻孔一般在台式钻床或立式钻床上进行。若工件笨重且精度要求又不高,或 者钻孔部位受到限制时,也常使用手电钻钻孔。 钻孔时,钻头一面旋转作主运动,一面沿轴线移动作进给运动,如图1-13 所示。麻花钻的组成如图1-14 鞯新 钻头 工件 图1-13钻孔 图1-14麻花钻的组成 台式钻床和立式钻床 台式钻床是钻小孔的主要设备,加工工件孔径一般小于12mm。立式钻床适用 于中型工件的孔加工,钻孔直径小于50mm。大型工件的孔加工可在摇臂钻床或 镗床上进行 台式钻床的外形结构如图1-15a所示。它由主轴架、立柱和底座等部分组成 主轴架前端装主轴,后端安电动机。主轴和电动机之间用ⅴ带传动 主轴是钻床的主要部件。主轴下端有锥孔,用以安装钻夹头。钻夹头的结构 如图1-16所示。主轴的转速可以通过改变V带在带轮上的位置来调节。扳转进 给手柄,能使主轴向下移动,实现进给运动
9 第三节 钻孔知识 钻孔是用钻头在工件上加工出孔的操作。钳工的钻孔多用于装配和修理，也 是攻螺纹前的准备工作。 钻出的孔精度较低，表面粗糙度值较高。所以精度要求较高的孔，经钻孔后 还需要扩孔和铰孔。 钻孔一般在台式钻床或立式钻床上进行。若工件笨重且精度要求又不高，或 者钻孔部位受到限制时，也常使用手电钻钻孔。 钻孔时，钻头一面旋转作主运动，一面沿轴线移动作进给运动，如图 1—13 所示。麻花钻的组成如图 1-14。 图 1-13 钻孔 图 1—14 麻花钻的组成 二、台式钻床和立式钻床 台式钻床是钻小孔的主要设备，加工工件孔径一般小于 12mm。立式钻床适用 于中型工件的孔加工，钻孔直径小于 50 mm。大型工件的孔加工可在摇臂钻床或 镗床上进行。 台式钻床的外形结构如图 1—15a 所示。它由主轴架、立柱和底座等部分组成。 主轴架前端装主轴，后端安电动机。主轴和电动机之间用 V 带传动。 主轴是钻床的主要部件。主轴下端有锥孔，用以安装钻夹头。钻夹头的结构 如图 1—16 所示。主轴的转速可以通过改变 V 带在带轮上的位置来调节。扳转进 给手柄，能使主轴向下移动，实现进给运动
立柱用以支持主轴架。松开锁紧螺母,可根据工件孔的位置髙低,调整主轴 的上下位置 底座用以支承钻床所有部件,也是装夹工件的工作台 立式钻床的外形结构如图1-15b所示。 带罩 主轴变速箱 动机 6 电动机 围0 进给箱 立柱 钻头进给手 轴架 主轴 立柱 工作台 工作台 (a)台式钻床 b)立式钻床 图1-15钻床 4 检查样冲眼 检查圆 定中 心样 自动定心卡爪 钻出的孔 钻孔前 图1-16砖夹头 图1-17砖孔前的准备
10 立柱用以支持主轴架。松开锁紧螺母，可根据工件孔的位置高低，调整主轴 的上下位置。 底座用以支承钻床所有部件，也是装夹工件的工作台。 立式钻床的外形结构如图 1—15b 所示。 图 1—15 钻床 图 1-16 砖夹头 图 1-17 砖孔前的准备